Par Sarah Sookman, Matrox Imaging

En vue de déterminer les traitements les plus appropriés contre des maladies telles que le cancer, les chercheurs doivent étudier les cellules et les tissus individuels afin d'évaluer l'efficacité d'une thérapie. Leur analyse s'appuie sur des centaines de tests immunohistochimiques (IHC, sur les tissus) et immunocytochimiques (ICC, sur les cellules) Ces tests consistent à colorer des échantillons à l'aide de réactifs disponibles à la vente et à observer la réaction chimique de ces derniers au microscope. Étant donné le nombre, semble-t-il, infini de cellules que doit analyser le pathologiste, il est aisé d'évaluer le temps, les efforts et la patience nécessaires pour tester quelques 400 nouvelles thérapies contre le cancer qui sont en cours de développement.

Depuis un certain temps, l'utilisation de techniques de traitement d'image en microscopie est devenue une pratique courante, la microscopie manuelle n'étant pas toujours fiable à 100%. En 2000, la société Chromavision (San Juan Capistrano, Californie) a lancé sur le marché son Système d'imagerie cellulaire automatisée (Automated Cellular Imaging System), ACIS®. Ce dernier permet d'automatiser les tâches du pathologiste, améliorant ainsi l'exactitude, la précision et la reproductibilité de tests réalisés sur lames. ACIS combine un microscope automatisé et une caméra numérique fonctionnant à l'aide de matériels et de logiciels commerciaux et propriétaires. « Le système détecte, dénombre et classe les cellules en fonction de leur couleur, de leur taille et de leur forme, procurant des informations quantitatives ainsi que des résultats de tests standardisés qu'il est très difficile, voire impossible d'obtenir à l'œil nu et au microscope seul » explique Judy Kropp, Responsable Marketing et Communications. Les pathologistes effectuent des tests pour établir la présence d'une maladie et, le cas échéant, utiliser ces résultats pour recommander les traitements appropriés au médecin traitant.

La technologie utilisée dans le système ACIS est partiellement issue de celle employée par l'Initiative de défense stratégique (Guerre des étoiles). Une partie du programme de la Guerre des étoiles a mis en jeu une analyse colorimétrique afin de distinguer des missiles de combat de leurres au moment de leur entrée dans l'atmosphère. Depuis que presque tous les tests de laboratoires impliquent des analyses colorimétriques de toutes sortes, le système s'est développé encore davantage pour prendre en charge les tests réalisés sur lames. A l'heure actuelle, plus de 200 systèmes ACIS sont employés au Etats-Unis, outre quelques-uns uns utilisés en Europe.

Une grande majorité des clients de Chromavision font appel à ACIS dans le cadre de tests du cancer des poumons, bien que le système soit capable d'automatiser un nombre illimité d'examens dans des environnements cliniques et de recherche. ACIS exécute quatre procédures principales, chacune d'entre elles apportant au pathologiste une aide précieuse dans le choix du meilleur traitement au patient (voir encadré).

L'analyse des images est, en grande partie, effectuée par le kit d'outils de développement de la Matrox Imaging Library, notamment grâce à l'utilisation d'algorithmes destinés au traitement d'images, à l'analyse de particules, à la correspondance de modèles et à la mesure. Le logiciel propriétaire est chargé de gérer les images de cellules, telle que la localisation d'une cellule cible ou marquée. En ce qui concerne l'analyse de mesure colorimétrique, d'autres algorithmes propriétaires permettent de calculer l'intensité de la coloration et de la convertir en un certain nombre de protéines. L'ensemble des images est affiché dans une vaste interface graphique utilisateur destinée au pathologiste. « Nous appelons cela un montage, un groupe de cellules individuelles que nous affichons » selon les mots de Jeff Caron, Ingénieur principal en logiciels. « Vous visualisez 60 cellules sur une page. Vous avez alors la possibilité d'utiliser votre souris ou votre clavier pour sélectionner, accepter et rejeter des cellules au sein du groupe et ainsi les inclure ou les exclure du rapport final du laboratoire ».

Une seule lame est capable de fournir un millier d'images dans un champ de vision réduit. Toutefois, il est fréquent que le pathologiste ait besoin d'examiner ces cellules dans une zone plus vaste. Chromavision est titulaire d'un brevet sur les algorithmes de reconstruction histologique, qui permettent de rassembler l'ensemble des champs de vision de la lame. Cette fonctionnalité de reconstruction s'avère très utile notamment pour les analyses basées sur l'intensité. « Lorsque vous examinez un tissu, vous avez la possibilité de mettre en valeur une zone donnée à l'aide de nos outils. Ce faisant, le système ACIS vous indiquera un score d'intensité correspondant à la quantité de protéines présentes dans la cellule » poursuit Caron. Le pathologiste peut se servir de la reconstruction afin de visualiser de quelle manière les cellules sont réparties, ou analyser dans quelle mesure la tumeur envahit une zone de l'échantillon. « Grâce à la reconstruction, le pathologiste est en mesure de visualiser l'échantillon de la lame dans un cadre de référence plus large que celui fourni par un microscope » ajoute Jean Smith, Responsable Génie logiciel. « Le pathologiste peut choisir entre plusieurs zones du tissu d'intérêt, c'est-à-dire des zones où la tumeur apparaît clairement ».

Il est possible de placer sur un support jusqu'à 100 lames à la fois. Un mécanisme robotique personnalisé fait défiler les lames successivement sur la platine du microscope. Fonctionnant de manière complètement autonome, le système ACIS numérise les lames, traite les images et affiche tous les résultats dits positifs. Puis, le prochain lot de lames peut être chargé sur le support.

Lorsque les lames sont examinées à l'œil nu et à l'aide d'un microscope seul, il est tout à fait possible d'en manquer quelques-unes. ACIS se présente comme un véritable assistant pour le pathologiste. Ses yeux ne se fatiguent jamais et il attire l'attention du pathologiste sur des résultats positifs. Sur les milliers d'images présentées sur chaque lame, ACIS peut seulement en afficher 60 de telle sorte que le pathologiste puisse les examiner manuellement. Lorsque l'analyse est achevée, le pathologiste imprime un rapport incluant les images couleur complètes des cellules et des tissus, accompagnées des résultats numériques fondés sur les algorithmes. Le rapport est suffisamment flexible en permettant au pathologiste d'y insérer des commentaires, devenant par là même, un outil de communication de valeur entre pathologistes, oncologues et leurs patients.

Chromavision est parvenu à résoudre des incohérences potentielles en passant en revue les lames des clients. « Nous examinons leurs lames afin de déterminer de quelle manière ils peuvent modifier leur procédure de coloration de manière à les optimiser pour l'analyse d'images, si besoin est. » précise Kropp. « L'équipe de services techniques est chargée de s'assurer que la coloration est la meilleure et la plus standardisée qui soit. L'apport majeur de notre système est de pouvoir quantifier - ce qui est impossible à faire à l'œil nu - et standardiser l'évaluation et la présentation des résultats » ajoute-t-elle.

Le système ACIS offre une exactitude, une précision et une reproductibilité accrues pour les examens pathologiques tout en améliorant la communication entre les pathologistes et les médecins. Mais Chromavision est bien plus qu'une simple société de logiciels produisant des outils spécialisés dans l'analyse d'images. « Nous sommes une société à services complets » explique Smith. « Nous disposons d'une équipe de services techniques, d'un personnel de laboratoire complet avec des pathologistes et des techniciens de laboratoire travaillant sous le même toit que les techniciens en matériels et logiciels. C'est ainsi qu'ACIS est devenu un système à part entière et c'est ce qui nous distingue des autres sociétés spécialisées dans le même domaine » .

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